Małe i wytrzymałe innowacje

-- czwartek, 07 maj 2009

Super Silne Nano

Inna rozwijająca się technologia materiałowa, która będzie wywierać ogromny wpływ na inżynierię projektową, to rozwój super wytrzymałych materiałów w skali nano.

Uniwersytet Stanu Floryda planuje w tym roku wydzielić spółkę, która podejmie się próby skomercjalizowania przełomu przy użyciu węglowych nanorurek. Uniwersyteccy naukowcy są przekonani, że udało im się opracować nową technologię, która umożliwi handlowe wytwarzania arkuszy w 50 do 100 procent wypełnionych węglowymi nanorurkami. Do tej pory węglowe nanorurki są jedynie stosowane w tworzywach sztucznych, w obciążeniach 2 do 3 procent, ponieważ mają tendencję do splatania i sklejania przy dużych obciążeniach.

Profesor Ben Wang poinformował Design News, że gdy wystawia rurki na wysoki magnetyzm, ustawiają się one w jednym kierunku, jak żołnierze w czasie ćwiczeń. Ponadto twierdzi, że udaje mu się wytworzyć pewną szorstkość powierzchni, co umożliwia nanorurkom przyleganie do materiału matrycy, jak na przykład epoksydu. W rezultacie nanorurki mogą zastąpić włókna węglowe w konstrukcji z kompozytów— lecz osiągane wyniki są znacznie bardziej oszałamiające.

Możliwe jest wytworzenie niezwykle cienkich arkuszy zawierających nanorurki —nazwanych “buckypaper” (papier bucky). Nazwa “Bucky” pochodzi od Buckminster Fuller, który przewidział kształty dzisiaj zwane fulerenami. Ułożenie sterty składającej się z setek arkuszy takiego “papieru” umożliwi otrzymanie materiału kompozytowego 10 razy lżejszego, lecz jednocześnie 500 razy silniejszego niż arkusz stali węglowej o podobnym wymiarze. Jedną z najbardziej zainteresowanych spółek jest Lockheed Martin. W odróżnieniu od CFRP, nanorurki węglowe przewodzą elektryczność podobnie jak miedź lub krzem i rozpraszają ciepło w podobny sposób jak stal czy mosiądz.

Nanoglinki już są dostępne w użytku handlowym i wykazują do pewnego stopnia pewne zalety związane z nano rozmiarami ze względu na ich bardzo wysoki wskaźnik obszaru powierzchniowego do wagi.

Navistar zastępuje szklane mikrosfery w maskach silnika ciężarówek wypełniaczami z nanoglinek, zmniejszając wagę o 9,5 kg, czyli o 20 procent oryginalnej wagi. Oszczędności wagi przekładają się na 2 miliony rocznie lepszej rentowności w postaci dochodów - twierdzi Edward Zenk, starszy inżynier ds. rozwoju w grupie International Trucks and Engine firmy Navistar w Warrenville, IL. Umożliwia to załadowanie dwudziestu jeden więcej produktów masowych na ciężarówkę na trasę bez przekroczenia narzuconych ograniczeń drogowych.

---